
- •Конструювання і технологія виробництва реа
- •Введення
- •1 Завдання і зміст курсового проекту
- •2 Методичні вказівки по виконанню
- •2.1 Порядок роботи над проектом
- •2.2 Введення
- •2.3 Проект технічного завдання на розробку
- •4.1 Склад і вимоги до конструкції
- •5 Перелік технічної документації
- •6 Порядок приймання-здачі роботи
- •2.4 Вибір і обґрунтування структурної схеми пристрою
- •2.5. Вибір і обґрунтування елементної бази
- •2.6 Вибір, обґрунтування і розрахунок принципової схеми
- •N.M. Вибір і обґрунтування дешифраторів
- •2.7 Розрахунок надійності пристрою
- •2.8. Розробка друкованої плати
- •2.9. Вибір технології виготовлення друкованої плати
- •2.10 Розрахунок пристрою на віброміцність
- •1 Визначення власної частоти коливань
- •1.2 Визначення коефіцієнта передачі по прискоренню
- •1.3 Визначення віброприскорення і вібропереміщення
- •1.4 Визначення максимального прогину
- •1.5 Перевірка виконання умов віброміцності
- •2.11 Тепловий розрахунок пристрою
- •2.12 Висновок
- •3 Захист курсового проекту
- •Пояснювальна записка
1.2 Визначення коефіцієнта передачі по прискоренню
Розглянемо кінематичне порушення пластини за рахунок гармонійного коливання її закріплених країв з амплітудою вібропереміщення SV Коефіцієнт передачі по прискоренню буде функцією координат і може бути визначений по формулі
,
де
-
коефіцієнт расстройки щодо частоти
власних коливань;
f - частота порушення, Гц;
К1(х) і К1(y) - коефіцієнти форми коливань по відповідних осях.
Приймемо, що по осі Х розташована довга сторона плати, а по осі Y - коротка. Крім того, необхідно мати через, що коефіцієнти форми коливань залежать не від геометричних розмірів пластини, а від їхньої відносної координати. Тоді для пропонованого способу закріплення плати К1(х)=1,6 , а К1(у)=1,3 .
З обліком сказаного, розрахункова формула для коефіцієнта передачі по прискоренню прийме вид
Якщо в пристрої прийнята інша форма закріплення плати, то значення К1(х) і К1(у) вибираються з /3, мал.4.31/.
1.3 Визначення віброприскорення і вібропереміщення
Для пластини, у випадку кінематичного збудження, розрахунок амплітуд віброприскорення av і вібропереміщення SV проводиться по наступних формулах
де а0 - амплітуда віброприскорення країв плати (див. завдання).
1.4 Визначення максимального прогину
Для кінематичного збудження
1.5 Перевірка виконання умов віброміцності
Оцінка віброміцності проводиться за наступними критеріями:
- для ІС, транзисторів, резисторів і інших ЕРЕ амплітуда віброприскорення повинна бути менше припустимих прискорень аmax . Значення аmax визначаються в процесі аналізу елементної бази;
- для елементів РЕА типу плоских пластин (друкована плата) стріла прогину на відстані L не повинна перевищувати величини 1, що обчислюється по формулі
,
де max - припустимий розмір стріли прогину на відстані 1 м.
Для друкованої плати з радіоелементами повинно виконуватися умова
,
де c - розмір сторони ДП, паралельно який встановлені елементи. При хаотичному розміщенні - менша сторона.
У тому випадку, коли умови віброміцності не виконуються, необхідно змінити конструкцію виробу, збільшити твердість несучих елементів.
Радикальним рішенням питання забезпечення віброміцності є застосування амортизації.
У рамках курсового проекту не потрібно робити зміни конструкції і застосовувати амортизатори, а робляться тільки відповідні висновки.
2.11 Тепловий розрахунок пристрою
Частина енергії, споживаної РЕА перетворюється в енергію корисного сигналу, а інша в теплову. Теплову енергію, по можливості, необхідно розсіяти в навколишнім середовищі шляхом переносу тепла від нагрітих елементів до холодного. Такий перенос здійснюється в результаті протікання процесів теплопровідності, теплового випромінювання і теплової конвекції.
Сукупність пристроїв застосовуваних для забезпечення нормального теплового режиму РЕА називають системою охолодження або системою забезпечення теплового режиму. Використовувані в РЕА з тривалим режимом роботи системи охолодження можна класифікувати:
а) по виду теплоносія - повітряні (газові), рідинні і випарні;
б) по характері руху теплоносія - із природним або примусовим рухом охолодного середовища.
Природне повітряне охолодження (з герметичним або перфорованим корпусом) є найбільш простим і надійним способом охолодження, що не вимагає додаткових витрат енергії. Однак він забезпечує охолодження при невеликих питомих потужностях розсіювання, тобто в РЕА, що працюють у полегшеному режимі.
За рахунок раціонального використання перфорації, кількість тепла, що відводиться, може бути збільшена приблизно на 30 %, а перегрів усередині блоку зменшений на 20 %. При цьому оптимальне співвідношення між сумарною площею перфораційних отворів і зовнішньою поверхнею корпуса лежить у межах 20...30 %, оптимальний діаметр отворів 6...12 мм.
При розробці конструкції з природним повітряним охолодженням необхідно:
1. Забезпечити ефективну циркуляцію повітря між елементами, що нагрівають.
2. Елементи які сильно нагріваються постачати ребрами охолодження (радіаторами).
3. Елементи, найбільш чуттєві до перегріву, ізолювати екранами від безпосереднього впливу теплового потоку.
4. Забезпечити надійний тепловий контакт між джерелами теплоти і поверхнями охолодження.
Визначальними параметрами для розрахунку є питомі потужності розсіювання блоку в цілому qк і нагрітої зони qз
(1)
(2)
де Р - споживана блоком потужність, Ут;
kp= (0,8-0,9) - коефіцієнт розсіювання споживаної потужності;
Sk - площа поверхні корпуса, м2;
Sз- умовна поверхня нагрітої зони, м2.
Умовна поверхня нагрітої зони визначається з вираження
,
(3)
де
- відповідно довжина, ширина підстави
зони і її висота (з урахуванням розмірів
встановлених елементів).
Для розрахунку розмірів корпуса, задамося коефіцієнтом заповнення обсягу кз= (0,1 - 0,5).
Обсяг корпуса в цьому випадку складе
,
(4)
де
.
З урахуванням установчих елементів, довжина основи корпуси буде збільшена на 5 см, а його ширина на 2 см. Отже
.
Висота корпуса при цьому визначається з формули
(5)
Далі по формулі (3) визначаємо поверхня корпуса.
У загальному випадку перегрів корпуса герметичного апарата, що працює в нормальних умовах, щодо навколишнього середовища визначається залежністю
(6)
Перегрів нагрітої зони визначається аналогічною залежністю
(7)
Зміна атмосферного тиску зовні корпуса впливає на перегрів корпуса блоку щодо температури навколишнього середовища, а усередині корпуса - на перегрів нагрітої зони щодо корпуса блоку.
Виходячи з цього, перегрів нагрітої зони в загальному випадку визначається вираженням
,
(8)
де перший доданок є перегрів корпуса
(9)
Коефіцієнт KH1 визначається тиском середовища зовні блоку
(10)
а коефіцієнт KH2 залежить від тиску середовища усередині блоку
(11)
де H1 і Н2 - атмосферний тиск, МПа, відповідно зовні й усередині блоку (див. завдання).
Залежності (8), (9), (10), (11) справедливі в наступних діапазонах зміни вихідних даних:
0 < q3 < 600 Ут/м2
0 < qk < 400 Ут/м2
700 < H < 1,2 5.105 Па
По отриманим даним визначають перегрів повітря в блоці
,
(12)
середню температуру повітря в блоці (приладі)
,
(13)
температуру корпуса блоку
,
(14)
і температуру нагрітої зони
,
(15)
де TC - температура навколишнього середовища.
Температурний режим окремих теплонавантажених елементів залежить, у першу чергу, від питомої потужності елемента, що розсіюється
,
(16)
і питомої потужності нагрітої зони, що розсіюється, q3.
Виходячи з цього, перегрів поверхні елемента визначається залежністю
,
(17)
а перегрівши навколишній елемент середовища
,
(18)
З використанням результатів (17), (18) визначається температура поверхні елемента
,
(19)
і температура навколишній елемент середовища
,
(20)
Отримані оцінки (14), (15), (19) порівнюють із заданими в ТУ на елементи. При необхідності вносять зміни в конструкцію блоку або застосовують радіатори. Величини (13),(20) використовуються при необхідності апаратурного контролю теплового режиму блоку або окремих елементів.